一、网络分成结构
- OSI失败的原因
- 缺乏实际经验，没有商业驱动力
- 协议太复杂，运行效率低
- 标准的制定周期太长，产品无法及时进入市场
- 层次划分不太合理，有些功能在多个层次重复出现
1.1、物理层考虑的问题和功能
- 问题
- 采用什么传输媒介（介质）
- 采用什么物理接口
- 采用什么信号表示比特0和比特1
- 功能
- 传输比特流：
-
物理层负责将数据链路层的帧（Frame）转换为比特流（0 和 1），并通过物理介质（如电缆、光纤、无线电波等）传输。
-
接收端将比特流重新组装成帧。
- 定义物理介质：
- 物理层规定了传输介质（如双绞线、同轴电缆、光纤、无线信道等）的类型和特性。
- 定义电气特性：
- 规定电压、电流、阻抗、频率等电气参数，以确保信号能够正确传输。
- 定义机械特性：
- 规定接口的形状、尺寸、引脚数量等机械特性（如 RJ45 接口、USB 接口等）。
- 定义功能特性：
- 规定接口的功能和信号的意义（如哪些引脚用于发送数据，哪些用于接收数据）。
- 定义过程特性：
- 规定信号传输的时序、速率、同步方式等。
- 信号编码与调制：
- 将数字信号转换为适合在物理介质上传输的模拟信号（如调制解调器的工作）。
1.2、链路层考虑的问题
- 问题
- 标识网络中各主机的身份（例如MAC地址）
- 从比特流中区分出地址和数据（数据封装格式）
- 协调各主机争用总线（媒体接⼊控制）
- 以太网交换机的实现（自学习和转发帧）
- 检测数据是否误码（差错检测）
- 出现传输差错如何处理（可靠传输和不可靠传输）
- 接收方控制发送方注入网络的数据量（流量控制）
1.3、网络层考虑的问题
- 问题
- 标识网络和网络中的各主机（网络和主机共同编制，例如IP地址，网络号和主机号）
- 路由器转发分组（路由选择协议、路由表和转发表）
1.4、传输层需要考虑的问题
- 问题
- 进程之间基于⽹络的通信（进程的标识，例如端⼝号）
- 出现传输差错如何处理（可靠传输和不可靠传输）
1.5、应用层需要考虑的问题
- 问题
- 不同的数据格式、数据解析、数据处理
二、交换
2.1、电路交换
- 构建过程
- 建立连接，分配通信资源
- 通话，一直占用通信资源
- 释放连接，归还通信资源
必须经历这3个步骤，导致效率很低。2个主机之间都要这样搞。但是数据传输的速度很快。
2.2、报文交换
- 优点
- 没有建立连接和释放连接的过程
- 数据以“报文”为单位被交换节点间“存储转发”，通信线路可以灵活分配
- 线路利用率高
- 缺点
- 报文不定长
- 长报文的存储转发开销大、缓存开销也大
2.3、分组交换
- 优点
- 没有建立连接和释放连接的过程
- 分组传输过程中逐段占用通信链路，有较高的通信线路利⽤率
- 交换节点可以为每⼀个分组独立选择转发路由，使得网络有很好的生存性
- 缺点
- 分组首部带来了额外的传输开销
- 交换节点存储转发分组会造成⼀定的时延
- 无法确保通信时端到端通信资源全部可用，在通信量较⼤时可能造成网络阻塞
- 分组可能会出现失序和丢失等问题
三、性能指标
3.1、速率
- 速率是指数据的传送速率（即每秒传送多少个⽐特），也称为
数据率（Data Rate）或⽐特率（Bit Rate）。 数据量单位：K、M、G、T （2^10B）
速率单位：K、M、G、T（10^3b/s）
3.2、带宽
- 带宽在模拟信号系统中的意义，某个信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围。单位：Hz
- 带宽在计算机网络中的意义，用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力，即在单位时间内从网络中的某⼀点到另⼀点所能通过的最高数据率。单位：b/s。
- 数据传送速率 = min [ 主机接口速率，线路带宽，交换机或路由器的接口速率 ]
3.3、吞吐量
- 吞吐量是指在单位时间内通过某个网络或接口的实际数据量。吞吐量常被用于对实际网络的测量， 以便获知到底有多少数据量通过了网络。
3.4、时延
- 时延是指数据从⽹络的⼀端传送到另⼀端所耗费的时间，也称为
延迟或迟延。 - 分为：发送时延、传播时延、排队时延、处理时延 。
- 发送时延=分组长度/速率
- 传播时延=信道长度/信号传播速率
3.5、时延带宽积
- 时延带宽积是传播时延和带宽的乘积。
3.6、往返时延
- 往返时间（Round-Trip Time，RTT）是指从发送端发送数据分组开始，到发送端收到接收端发来 的相应确认分组为⽌，总共耗费的时间。
3.7、利用率
- 网络利用率是指网络中所有链路的链路利用率的加权平均。
- 链路利用率是指某条链路有百分之几的时间是被利用的（即有数据通过）。完全空闲 的链路的利用率为零。
